将强大的 3D 计算机电路无缝集成到橡胶等软材料中一直是工程领域一个难以实现的目标。现在研究人员表示，他们已经开发出一种柔软且多孔的电路——更像网而不是芯片。制造商可以将这些电路编织到各种非凡的材料中，以创造出可以扫描并对其周围环境做出反应的“智能物质”，甚至创造出“赛博格组织”——可以报告自身健康状况的人类皮肤和器官。
哈佛大学的纳米科学家贾·刘和查尔斯·利伯及其同事从硅线开始，每根硅线宽度约为 30 纳米（十亿分之一米），排列成二维电路。虽然一些硬化的环氧树脂包围着纳米线，但这些扁平电路超过 99% 是空的空间，类似于有大孔的网。这些柔性电路可以像卷轴一样卷起来，形成三维堆叠，从而带来性能显著更强大的计算机。研究人员可以很容易地通过将液体倒入 3D 设备并使其凝固，用各种材料填充这些新型电子设备中的空隙。刘说，由此产生的混合材料可以成为“非常智能的系统”，他的团队在 4 月份的《美国国家科学院院刊》在线详细介绍了他们的发现。
例如，硅橡胶中的电子网络可以发出信号，指示材料何时以及如何变形——这种系统可以例如在轮胎爆胎前警告驾驶员轮胎的损坏情况。刘建议，未来版本的智能物质可能包括可以跟踪生命体征的家具和可以记录和显示数据的隐形眼镜。“我们相信我们的方法为将电子系统融入我们生活的方方面面开辟了许多机会，”他说。
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加州大学圣克鲁兹分校的材料化学家 Yat Li 说：“这是一项突破性的研究，将电子传感设备推向了新的复杂性和功能水平”，他没有参与这项工作。
这种晶格也可以与含有活细胞的凝胶结合。由此产生的赛博格组织可以作为受损器官的替代品，可以反馈它们的运作情况，甚至可以增强人类的能力——例如，赛博格皮肤可以具有额外的感官使其更智能，而赛博格骨骼和肌肉可以使人更强壮。“赛博格组织，”刘说，“将是这项研究最重要的应用。”